高分子材料毕业论文精品多篇

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高分子材料毕业论文 篇一

浅析高分子材料老化性能

摘要：高分子材料性能优异，应用领域广泛，在户外工程中市场占有率很高。但由于使用过程中高分子材料受光、湿度和温度等环境因素作用，导致力学性能和外观发生变化。为改善高分子材料的抗老化性能，必须充分认识其老化机理和老化进程，进而有目的地进行防老化改性。

关键词：高分子材料；降解；老化；进展

高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于内外因素的综合影响，逐步发生物理化学性质变化，物理机械性能变坏，以致最后丧失使用价值，这一过程称为“老化”。老化现象有如下几种:外观变化，材料发粘、变硬、变形、变色等；物理性质变化，溶解、溶胀和流变性能改变；机械性能变化和电性能变化等。引起高分子材料老化的内在因素有：材料本身化学结构、聚集态结构及配方条件等；外在因素有：物理因素，包括热、光、高能辐射和机械应力等；化学因素，包括氧、臭氧、水、酸、碱等的作用；生物因素，如微生物、昆虫的作用。老化往往是内外因素综合作用的极为复杂的过程。高分子材料的老化缩短了制品的使用寿命，并影响制品使用的经济性和环保性，限制了制品的应用范围。因此，研究引发高分子材料老化的原因及其微观机理具有非常重要的意义。近年来，高分子老化研究主要集中在探讨高分子材料老化的规律、机理，以及环境因素对材料老化的影响等方面，这些工作对于发展新的实验技术和测试方法，改善材料的生产技术、研制特种材料、逐步达到按指定性能设计新材料等具有重大的指导作用。

1 户外因素对高分子材料老化行为的影响为的影响

高分子材料在户外曝露于太阳光和含氧大气中，分子链发生种种物理和化学变化，导致链断裂或交联，且伴随着生成含氧基团如酮、羧酸、过氧化物和醇，导致材料韧性和强度急剧下降。关于光氧化降解过程和防止这种降解过程的发生，已有很多研究报导，这些研究工作的基础是光化学效应，即物质在吸收光后所发生的反应。紫外波长300n m～400nm，能被含有羰基及双键的聚合物吸收，而使大分子链断裂，化学结构改变，导致材料性能劣化，因此历来是研究热点。Ibnelwaleed A.等通过自然环境曝露和人工加速试验，研究了不同支链形式LLDPE、HDPE的耐紫外光老化性能。

Ibnelwaleed A.等从流变学角度分析了PE紫外光老化历程，发现LLDPE在紫外光老化过程中同时发生交联和断链，短支链含量高低和老化时间长短直接影响材料性能。另外，(Z-N)催化合成的LLDPE和茂金属催化合成的LLDPE降解机理相似，但是，对于相同重均分子量和支化度的PE，茂金属催化合成的LLDPE比齐格勒-纳塔催化合成的LLDPE耐降解，而且发现单体的类型对紫外光老化降解影响不大。

在80℃和300W紫外光辐照条件下对有机硅和聚氨酯两种建筑密封胶进行5000小时人工加速老化试验。发现密封胶老化机理是由于辐照产生的热作用引起的，在老化开始阶段，热作用使密封胶交联；而在老化后阶段，主要发生分子量下降；紫外线辐射往往破坏侧链基团。

2高分子材料的老化性能

表征技术及应用在高分子材料老化研究中，性能表征方法对正确反映老化现象、认识并探索老化机理、进而采取合理措施改性，有着非常重要的作用。目前，在高分子材料老化研究中多种表征手段联用，对高分子材料性能进行多角度考察，深入了解高分子材料老化机理。

LEi Song利用TEM、FTIR、X射线光电子能谱、燃烧量热法等方法考察了PC/TPOSS 的混合物结构和热降解行为，发现TPOSS显著影响PC的热降解过程，因为添加TPOSS明显降低混合物的热峰值，并且当TPOSS的添加量在2%时达到最低值。 利用热重分析、红外光谱分析、热解-气相色谱-质谱联用技术，考察了聚碳酸酯与聚硅氧烷的共混材料在氮保护条件下的热降解行为。研究发现，共混物主要的分解温度在430～550℃左右。添加聚硅氧烷可以降低聚碳酸酯在主要降解段的质量下降速率，在800℃时，添加聚硅氧烷的共混物的残渣比纯净的聚碳酸酯高，随着添加量的增加，残渣从最初的21%增加到45%，研究还发现，聚硅氧烷能促进交联反应和炭化。

随着老化程度提高，弹性模量增加，应力和伸长率下降；老化较少的样品显示韧性，老化时间长久的样品显示更多的脆性；另外，老化材料的断裂，是由于结晶导致的应力开裂。S.Etienne利用低频拉曼散射(LFRS)、小角X射线散射(SAXS)和DSC，对PMMA、PS、PC、PEN物理老化过程的次级松弛，β松弛及相关α松弛过程进行了研究。利用直接插入探针质谱裂解研究了PC/PMMA共混物的热氧老化行为。还利用热刺激去极化电流法(TSDC)、动态介电谱(DDS)联用方法，研究了聚碳酸酯在玻璃化转变温度前后松弛时间的变化，得到PC样品的τ(Tg)为110s，通过τ(T)和τ(Tg)可以确定玻璃态-熔融态脆化指数m。

3 结论

随着人们对材料使用效率和环境友好意识的增强，对高分子材料老化与防老化的研究日益广泛。但是，在相关的文献中，对户外环境中使用的高分子材料的老化性能系统研究的报道比较少，各国研究人员采用的具体研究对象和方法也不尽相同得出的结论也有不一致之处。因此对于高分子材料的老化研究还要在几个方面深入：在典型环境下老化的普遍规律和共性机理问题；多因素环境因子（如光、热、湿度等）协同作用对高分子材料的结构性能的影响；光引发机理和光稳定机理仍需进一步研究寻求合适的人工加速老化强度，以及人工加速老化实验同户外真实环境试验的相关性；如何有效地提高高分子材料的抗老化性能，各种防老剂间的协同效应研究，以及废旧高分子材料的回收利用等。

高分子材料毕业论文 篇二

浅析高分子材料成型

摘要：我国的高分子材料成型技术在工业上取得了飞速的发展，本文主要阐述了高分子材料成型的原理以及高分子材料成型的加工技术。

关键词：高分子材料；成型；技术

一、前言

高分子材料是指以高分子化合物为基体组分的材料。高分子材料按来源可分为天然高分子材料、合成高分子材料；按化学组成分类可分为有机高分子材料、无机高分子材料；按性能可分为通用高分子材料、新型高分子材料。高分子材料比传统材料发展迅速的主要原因是原料丰富、制造方便、加工容易、品种繁多、形态多样、性能优异以及在生产和应用领域中所需的投资低，经济效益比较显著。高分子反应加工分为反应挤出和反应注射成型两个部分，目前我国普遍采用的设备包括螺杆挤出机和螺杆注射机。现阶段，我国的高分子材料成型也取得了较好的成绩。

二、高分子材料成型的原理

高分子材料的合成和制备一般都是由几个化工单元操作组成的，高分子反应加工把多个单元操作熔为一体，有关能量的传递和平衡，物料的输运和平衡问题，与一般单个化工单元操作完全不同。传统聚合过程解决传热和传质问题主要是利用溶剂和缓慢反应来进行的，但是在聚合反应加工过程中，物料的温度在数分钟内就能达到400℃~800℃，此时对于反应过程中产生的热，如果不能进行脱除的话，那么降解和炭化将会发生在物料中。传统的加工过程是通过设备给聚合物加热，而需要快速将聚合生成的热量通过设备移去是聚合反应加工所进行的，由此可见，必须从化学和热物理两个方面开展相应的基础研究。

高分子材料的物理机械性能、热性能、加工性能等均取决于其化学结构、分子结构和凝聚态的形态结构，而加工工艺与高分子材料的形态结构关系是非常密切的。

流变学，指从应力、应变、温度和时间等方面来研究物质变形和(或)流动的物理力学。它是力学的一个新分支，它主要研究物理材料在应力、应变、温度湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律。高分子材料成型加工成制备的理论基础是高分子材料流变学。高分子材料的自身的规律和特点是伴随化学反应的高分子材料的流变性质而产生的。

三、高分子材料成型的加工技术

（一）聚合物动态反应加工技术及设备

目前国外已经研发出可以解决其他挤出机作为反应器所存在的问题，即连续反应和混炼的十螺杆挤出机。在我国高分子材料成型加工工业的发展中占有极其重要的地位，但是我国的高分子材料成型的加工技术的开发目前还处于初步阶段。缩聚反应器的反应挤出设备就是指交换法聚碳酸酯连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术，除此之外，我国每年还有数以千万吨的改性聚合物生产，反应挤出技术及设备也是其关键技术。

采用传统的加工设备存在一些问题，例如传热、化学反应过程难以控制等，另外投资费用大、噪音大等问题。无论是在反应加工原理还是设备的结构上，聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术都完全不同，将聚合物反应挤出全过程引入到电磁场引起的机械振动场，从而达到控制化学反应过程、反应制品的物理化学性能以及反应生产物的凝聚态结构的目的，这就是聚合物动态反应加工技术及设备。高分子材料成型加工是高能耗过程作业，无论是挤出、注射还是中空吹塑成型塑料原理都必须经过熔融塑化及输送这一基本和共性的过程，目前普遍采用的设备包括螺杆挤出机和螺杆注射机等。该技术使得控制聚合物单体及停留时间分布不可控的问题得到了解决，而且也使得振动立场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量以及能量传递和平衡问题得到了解决，同时也使得设备结构集成化问题得到了解决。新设备的优点很多，例如：体积重量小、适应性好、噪音低、可靠性高等等，而这些技术是传统技术和设备是比不了的。

（二）以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术

此技术的研究实现，加强了我国在该领域内的发言权。以动态反应技术为基础方向，进行深入的研究，从而产生了新的材料制备技术。我们以存储光盘盘基为基础原型，以反应成型技术直接作用于其上。通过对这些技术的研究改进，改变了传统技术中多环节、消耗大、复杂度高、周期长、而且环境污染比较严重等诸多不利因素。通过学习研究，可以把制作光盘的PC树脂原料工业、中途存放、盘基成型工业串联于一体，提高了工业生产效率、减少了资源浪费、能够完全有效的进行控制，而且产品的质量有大幅度的提高。

聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。研究表明，对无粒子进行适当的处理，可以得到一些好的效果，比如说利用聚合物进行原位表面改性处理、原位包覆、强制分散等处理后，就可以使我们复合材料成型。

热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将混炼引入到振动力场挤出全过程，为实现混炼过程中橡胶相动态全硫化，对硫化反直进程进行控制，从而使得共混加工过程共混物相态反转问题得到了解决。实现自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备研制开发出来，促进我国TPV技术水平的提高。

四、结语

我国必须根据自身的实际情况来发展高分子材料成型加工技术及设备，把握技术前沿，不断地培育自主知识产权，从而使得我国高分子材料成型技术及其产业发展不断加快。

参考文献：

[1] 黄汉雄。 高分子材料成型加工装备及技术的进展、趋势与对策（下)[J]。 橡塑技术与装备， 2006, (06） :13-18

[2] 黄汉雄。 高分子材料成型加工装备及技术的进展、趋势与对策（上)[J]。 橡塑技术与装备， 2006, (05） :17-27

[3] 王玉东， 付鹏， 李晓光， 赵清香， 刘民英。 尼龙612等温结晶的球晶形态与生成条件[J]。 高分子材料科学与工程， 2009, (09):76-79

[4] 吴刚。 高分子材料成型加工技术的进展[J]。 广东化工， 2008, (09) :8-12

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